B Ö L Ü M 3 B Ö L Ü M 3
S U L A R I N İ L E T İ L M E S İ
Şehir ve kasabaların içme ve kullanma suyu ihtiyacını sağlamak için kaptajdan alınan suyun, sarfedileceği yer civarındaki haznelere veya tasfiye tesislerine getirilmesine suyun iletilmesi denir.
Su kaynağı ile hazne arasında, suyun iletilmesini sağlayan isale hatları, arazinin topoğrafik durumuna, ve elde mevcut malzemelere bağlı olarak ya serbest yüzeyli veya basınçlı olarak projelendirilir.
İletim cazibe ile olabileceği gibi, suları pompa ile de yükseltmek gerekebilir. Buna terfili isale ve boru hattına da terfi hattı denir.
SERBEST VE BASINÇLI İLETİM ELEMANLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Suların serbest yüzeyli olarak iletilmesinde açık kanallar veya galeriler
kullanılmakta, basınçlı olarak iletilmesinde ise borular kullanılmaktadır.
Suların cazibeli isale ile iletilmesi durumunda basınçlı boruların kullanılması durumunda aşağıdaki avantajlar sağlanır.
•Suların kirlenme ihtimali çok azdır.
•Debinin artması halinde suların alındığı yere bir pompa konarak, basınç yüksekliğinin arttırılması suretiyle, borudan geçen su miktarı arttırılabilir.
•Basınçlı borularda, arazi tesviye eğrilerini takip etme zorunluluğu yoktur. Bu sebeple, isale hattının boyunu kısaltmak mümkün olur.
Sularım iletilmesinde serbest yüzeyli kanal veya galerilerle oluşturulursa,
•Suyun kirlenme ihtimali çok fazladır. Bu şekilde iletilen suların, kesinlikle arıtılması gerekir.
•İletilecek suyun miktarı artarsa, bu artım ancak yeni bir suyolu ile sağlanabilir.
•Açık kanal ve galeriler, hemen hemen tesviye eğrilerini takip ettiğinden, iletim hattının boyu uzar.
İLETİM HATTI GÜZERGÂH SEÇİMİNDE ARANILACAK ÖZELLİKLER 1. İletim hattının ekonomik olması için güzergâh hattı gereksiz yere
uzatılmamalı, teknik imkânlar nispetinde en kısa yol takip edilmelidir.
2. Güzergâhın, yasak bölge, meskun yer, bataklık ve bunlara benzer bölgelerden geçirilmesinden kaçınılmalıdır.
3. Güzergâh seçiminde iletim hattındaki meydana gelecek maksimum basınçlar göz önünde tutulmalıdır.
4. Deprem bölgelerinde iletim hattının fay hatlarını kesmemesi sağlanmalıdır.
5. Güzergâh geçirilirken heyelan bölgelerinden kaçınılmalıdır.
6. Küçük kapasiteli iletim hatlarının tespitinde karayolu, demiryolu ve dere gibi geçirilmesi masraflı güzergâhlar tercih edilmemelidir.
7. İletim hattı hendeği tabii zeminin dengesini bozmamalıdır. Tabii zeminin
8. İletim hattında tünel açılması gerekiyorsa zeminin jeolojik yapısı iyice incelenmelidir. Zeminin tünel açılmasına imkan verip vermeyeceği araştırılmalıdır.
9. Dere ve ırmaklar geçirilirken durumuna göre iletim hattı su seviyesinin altından veya üstünden geçirilir.
10. Su seviyesinin altından geçirilecekse iletim hattı dere veya ırmak yatağı altına indirilmeli, suyun güzergâhı sürüklememesi için iletim hattı betonla takviye edilmelidir. İletim hattının su seviyesinin üstünden geçirilmesi halinde iletim hattı yüksekliği feyezan su seviyesinin üstünde olmalıdır.
11. Güzergâh seçilirken iletim hattı hendeğinin taban kotu yer altı su seviyesinin maksimum değerinin üzerinde bulunmalıdır.
YÜK KAYIPLARININ HESABI
Uzun iletim hatlarına yersel yük kayıpları ihmal edilerek sadece sürekli yük kayıpları göz önünde tutulur. Sürekli yük kayıpları için en rasyonel ifade, Darcy –Weisbach formülüdür.
gL v D L f J
hk .
.2 .
2
=
= hk: Yük kaybı (m)
J: Hidrolik eğim D: Boru çapı (m) v: Ortalama hız (m/s) f: Sürtünme faktörü L: Boru boyu (m)
Darcy-Weisbach bağıntısındaki “f” in hesabı için Prandtl-V.Cerman-Colebrook denklemleri kullanılır. Genel olarak isale hatlarında k=0.1 mm, ve şebeke
Darcy-Weisbach bağıntısının kullanılmasındaki güçlük sebebiyle, günümüzde eksponansiyel ifadeli amprik formüllerle de hesap yapılmaktadır. Bunlardan Manning-Stricler formülü, daha ziyade serbest yüzeyli akımlar
uygulanmaktadır.
2 / 1 3 /
2 .
1. J n R v=
n: Cidar pürüzlülük katsayısı R: Hidrolik yarıçap;
Borularda
4 D D .
4 / D R .
2
=
= π π
Hazen-Williams formülü;
54 . 0 63 .
. 0
. 85 .
0 CR J
v=
bu formül basınçlı akımlar için kullanılır. Burada, C: Cidar pürüzlülüğü ve boru cinsi ile ilgili bir katsayıdır. Daire enkesitli akımlar için R=D/4 olup, yukarıdaki formül;
54 . 0 63 . 2 54
. 0 63 . 2 0
. . . 279 . 0 4 .
4 . . . . 85 .
0 D D J CD J
C
Q =
= π
İLETİM HATLARININ ENKESİT ŞEKİLLERİ
•Kaya içindeki kanallarla kargir isale hatlarında, genişlikleri derinliklerinin iki misil olan dikdörtgen enkesitler kullanılır.
•Genel olarak basınçlı iletim hatlarında daire kesitler,
•Üstü kapalı fakat serbest yüzeyli iletim hatlarında ise at nalı kesitler kullanılır.
•Yani daire kesit iç basınca karşı dayanıklıdır.
•At nalı kesitlerin ise dışarıdan gelen zemin ve kaya basınçlarına karşı mukavemeti yüksektir
İSALE HATTI GÜZERGÂHININ GEÇİRİLMESİ
İsale hatlarının planlanmasında ilk yapılacak iş boru hattının ve diğer işletme teçhizatının gösterildiği topoğrafik haritanın hazırlanmasıdır.
Kaptaj ile su haznesinin inşa edileceği bölge arasında kalan kısımların görülebileceği harita çıkarılır.
Bu harita üzerinde isale güzergâhı tespit edilir.
t t t
1
1 1 1 1
2 2
3 3
1
t : Tahliye vanası: Vantuz Dolgu
Yarma
İSALE HATLARINDA KULLANILAN BORULAR
Font Borular
Şehirlerin su şebekelerinde en çok kullanılmış olan borulardır. Bu borular düşey vaziyette duran kum kalıplarında düşey dökümle, veya su ile soğutulan ve yatay bir eksen etrafında döndürülen kalıplarda savurma usulü ile üretilir.
Ömrü uzundur, korozyona dayanıklıdır. Savurma ve düşey döküm boruları 60, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 1000, 1250 mm olarak imal edilirler. Boyları 7 metreye kadar mevcuttur.
Kullanmadan önce iç yüzeyleri bitümle kaplanır. Font boruların bağlantıları;
Flanşlı bağlantı, Ambuatman ve kordonlu bağlantı ve Lastikli bağlantı.
Çelik Borular
İsale hatlarının yüksek basınca maruz büyük çaplı kısımlarında çoğu kez çelik borular kullanılır. Boylarının uzun olması, boru hattının kısa zamanda döşenmesine imkan verir. Heyelan bölgeleri için çok uygundur. Metropolitan şehirlerde istisnaları olmakla beraber, eklerinin yapılmasındaki güçlük sebebiyle, su şebekelerinde nadiren kullanılırlar.
Boyları 16 metreye kadar vardır. 40 cm’den küçük çapta yapılmazlar. 16 kg/cm2 den daha fazla basınçlarda kullanımı yaygındır. Korozyona karşı dayanımları azdır. Bağlantıları, font borulara ek olarak kaynak yapımı da mümkündür.
Plastik Borular
PE (Poly ethylene) ve sert PVC (Polyvinylchloride) den imal edilen plastik borular, son yıllarda geniş uygulama alanı bulmuştur.
PVC için maksimum işletme basıncı yüksekliği 160 mss kabul edilebilir. Bu basınç için en büyük çap 300 ile 400 mm arasında değişir.
PE borular için ise maksimum işletme basıncı yüksekliği 100 mss’dur. Birleşim şekilleri; Yapıştırma, Tayton, Pimadur ve Reka’dır.
Plastik borular, sıcaklık değişimine karşı çok hassastırlar. Sıcaklığın düşmesi ile malzemenin çarpmaya karşı mukavemeti azaldığından 5 C’den daha düşük sıcaklıklarda boruların döşenmesi durdurulmalı.
Don olan zamanlarda boruların taşınmasına özen gösterilmelidir. 10 – 16 kg/cm2 basınca dayanıklıdırlar.
Çok uzun olarak imal edilebilirler. Fakat ticari olarak 5 – 12 m boyda üretilirler.
Asitlere karşı dayanıklı, korozyon tehlikesi yok ve hafiftirler. İçlerine koruyucu madde sürülmez.
Beton Borular
Basınçsız isale hatlarında tıpkı kanalizasyonda olduğu gibi beton borular kullanılır. Bu borular 600 mm den büyük çaplar için kullanılır.
Sızdırmazlığın temin edilmesi zordur. İnce cidarlı borularda dozaj 600-800 kg, kalın cidarlarda 450-600 kg’dır. Boruların boyları 6 metreye kadar yapılır. İşletme basıncı 100 mss’dur.
İSKİ yönetmeliğine göre için düktil font boru, D=700-1600 mm için çimento kaplamalı çelik, D>1600 mm için öngerilmeli beton boru kullanılır.
ÖZELLİKLERİ PE100 PVC ÇELİK DUCTILE
FONT BETON AÇIKLAMA
Üretim Aralığı Ø20-3600 Ø20-630 Ø..-4000 Ø200-3200 Ø200-Ø3200
Garanti edilen servis ömrü(yıl) 50 0-20 3-15 5-25 0-30 PE100 boru dışındaki kullanılan hammadde
kalitesine, yataklamanın düzgünlüğüne bağlıdır.
Kırılganlık özelliği ÇOK DAYANIKLI DAYANIKSIZ DAYANIKLI DAYANIKLI ÇOK
DAYANIKSIZ
Standart uzunluk(m) 12 6 6 6 2
Korozyon - Aşınma direnci ÇOK DAYANIKLI KISMİ
DAYANIKLI ÇOK
DAYANIKSIZ ÇOK
DAYANIKSIZ KISMİ
DAYANIKLI Bu değerlendirme kimyasalın cinsine bağlıdır.
SO2, NOx, Klorin gibi Fittinglerin üretilebilirlik kolaylığı ÇOK KOLAY ÇOK
KOLAY ZOR ÇOK ZOR ÇOK ZOR
Döşeme kolaylığı
(En kolay:100 en zor:0) 100 50 25 40 15
Hijyenik Üstünlük MÜKEMMEL ENDİŞELİ ENDİŞELİ ENDİŞELİ ENDİŞELİ
Cidar pürüzlülük katsayısı (C) 149 149 120 130 100 Üretim kalitesine ve hammaddeye bağlı
Fiting çeşitliliği ve ucuzluğu MÜKEMMEL-
UCUZ MÜKEMMEL
UCUZ KISITLI
PAHALI KISITLI
ÇOK PAHALI KISITLI PAHALI
Kimyasallara dayanım MÜKEMMEL ENDİŞELİ SORUNLU ENDİŞELİ ENDİŞELİ
Koç darbesi sönümleme kabiliyeti MÜKEMMEL SORUNLU SORUNLU SORUNLU SORUNLU
Dönüşlerde dirsek ihtiyacı ÇOK AZ ÇOK FAZLA ÇOK FAZLA ÇOK FAZLA ÇOK FAZLA PE100'de boru çapının 25 katı çapında tam daire yapmak bile mümkündür Max. Instant test pressure(PN10) 28 bar 16 bar >40 bar >40 bar >13 bar
CAZİBE İLE İSALE
Kaptaj kotunun şehir suyu haznesinin giriş kotundan yeteri kadar büyük olması durumunda, sular cazibe ile iletilir. Topoğrafik harita üzerinde işaretlenen plan yardımıyla önce zemin profili sonra da boru profili çizilir. Profil genel olarak 1/2000 ve 1/200 ölçeğinde çizilir. Profil üzerinde kırık noktaların kotları ve başlangıcı olan mesafeleri belirtilir.
Tahliye vanası Tahliye
vanası Tahliye vanası Vantuz
Vantuz Hazne
Statik basınç Piyezometre Çizgisi
Kaptaj
Rezervuar
CAZİBELİ İSALEDE DONATIM ELEMANLARI
VANALAR Kapatma Vanaları
Çoğunlukla boru hattının yüksek yerlerine cazibe ile boşalan kısımları birbirinden ayırmak için konur. Ayrıca uzun isale hatlarında, boşaltma süresinin kısaltılması ve su kayıplarının önlenmesi için belirli aralıklarda
“kapatma vanaları” yerleştirilir. Vana aralıklarının seçiminde boşaltma süreleri esas alınır. Bu süre hattın önemine göre 2-3 saati geçmemelidir.
Basınç Kırıcı Vanalar
Borudaki akışın basınç altında akmasını temin etmek için, basınç düşürücülerin ve haznelerin girişinde oluşturulur.
Tahliye Vanaları
Boruların alçak yerlerinde biriken tortuları temizlemek veya hattı boşaltmak için
VANTUZLAR (HAVA VANALARI)
Boş durumdaki isale hatları doldurulduğu zaman su, havayı hattın tepe noktasına sürükler ve hava burada birikir.
Tepe noktalarında biriken hava, boru kesitini bazı hallerde tamamen tıkayarak, akışın kesilmesine neden olur. İsale hatlarının tepe noktalarında basınç düşüktür.
Bu gibi yerlerde basıncın düşük olması nedeniyle, su içinde çözünmüş olan CO2 v.b gibi gazlar sudan ayrışarak serbest hale geçerler ve tepe noktalarında birikirler. Bu durumda yine kesit daralarak akış engellenir veya tamamen durur.
MASLAKLAR (BASINÇ DÜŞÜRÜCÜLER)
İletim hattında; menba ile depo arasında bazı noktalarda yükseklik farkı çok ise hattın bu noktalarında oluşan statik basınçlar, kullanılan borunun cinsine göre dayanabileceği sınırı aşar. Bu durumda basıncı düşürmek amacı ile gerekli olan bu yapıya maslak denir. Maslak; iletim borusunun içine aktığı bir havuzdur.
%2
100 φ
100
φ Giriş
borusu Çıkış
borusu Dip savak
İnce kenarlı savak Büz
150 φ
A
A
PLAN 1/50
Kilitli dairevi font kapak φ125
Toprak dolgu
Giriş borusu
Çıkış borusu
Tahliye Blokaj
100 φ
100 φ
A-A KESİTİ ÖLÇEK 1/50
BORU ÇAPLARININ HESABI
İsale borusunun profili çizildikten sonra mevcut hidrolik yüke ve iletilecek debiye göre boru çapı belirlenir.
Mevcut yük, kaptajdaki su kotu ile haznedeki maksimum su kotu, veya boru hattı boyunca hazneden daha yüksek kotlu tepelerin bulunması halinde kritik tepe noktası kotu arasındaki farktır.
Bu fark boru boyuna bölünerek hattın maksimum hidrolik eğimi bulunur.
H
Mevcut yük
Maksimum su seviyesi
K
L1
L2 Qiht.
Mevcut yük K
2 1
max L L
yük Mevcut J
I= = +
Jmax
J p olmalı
Boru hattının maksimum hidrolik eğimde geçirebileceği debiye isale hattının kapasitesi adı verilir. Hattan temin edilecek su miktarı bu değeri geçmez. İsale hattı profilinin çizilmesi ve çeşitli bilgilerin Şekil de verilmiştir.
A
B
Statik su seviyesi 1
J 2
Jmax
H Yük kaybı
Vanada kırılan yük kaybı K
TERFİLİ İSALE
Kaptajdaki su kotunun hazne kotundan daha düşük olması halinde sular pompalar ile yükseltilir. Bu şekildeki isaleye terfili isale denir.
Suların kaptajdan hazneye yükseltilmesinde;
Pistonlu pompalar Santrfüj pompalar
olmak üzere iki tip tulumba vardır. Pistonlu pompaların emme yüksekliği daha fazla ve randımanı daha yüksektir. Bu pompalar pahalıdır ve çok yer kaplar.
Santrfüj pompaların emme yükseklikleri daha az, verimleri daha düşüktür. Bu pompalar daha az yer kaplar ve devreye çabuk girer.
) BB . ( 75
H . Q N .
η
=γ (kW saat)
. 102
H . Q
N= . −
η γ
TERFİ MERKEZİNİN YER SEÇİMİ
• Tesisin bulunduğu yere kolayca gidilebilmeli.
• Makine ve teçhizatın kolayca taşınabileceği yer seçilmeli.
• Feyazan bölgesinin dışında olmalıdır.
• Taşıma gücü fazla olan zeminler seçilmelidir.
• Yer altı suyu seviyesi fazla yüksek olmamalı.
• Bu şartlar sağlanamadığı takdirde sular bir ön pompa ile kaptajdan alınır ve yukarıdaki şartların sağlandığı yerde inşa edilen ana terfi merkezine basılır.
POMPA SAYISI VE SEÇİMİ
• Her terfi merkezi için biri yedek olmak üzere en az iki pompa seçilir. Pompaların sayısı sarfiyat salınımlarına göre belirlenir.
• Qmax.=2.Qmin. ise her birinin kapasitesi Qmin.
e eşit olan üç pompa seçilir, biri yedek, biri minimum debide çalışır. Sarfiyatın maksimum olması halinde iki pompa beraber çalışır.
• Qmax.=3.Qmin. ise; Her birinin kapasitesi minimum debiye eşit olan, dört pompa seçilir.
Biri yedek, biri minimum debiyi iletir. Ortalama sarfiyatta ikinci, maksimum sarfiyatta da üçüncü pompa devreye girer.
• Verimi Qmin. e eşit olan bir, 2/3Qmax. a eşit iki
POMPA SEÇİMİNDE AŞAĞIDAKİ FAKTÖRLER DİKKATE ALINIR
• Günlük su ihtiyacı
• En fazla su sarf edilen günde pompaların çalışma süresi
• Elektrik enerjisinin gündüz ve gece saatlerindeki fiyatı
• Kaptajın verimi
• Mümkün olan işletme kapasitesi
• Terfi borusunda kabul edilecek yük kaybı
• Pompalar en fazla 16-20 saat çalıştırılır.
POMPA VE BORU KARAKTERİSTİKLERİ
Uygun pompanın seçimi için pompa karakteristik eğrisi ile boru karakteristik eğrisi aynı eksen takımında çizilir.
İki eğrinin kesim noktasına karşılık gelen değerler iletilecek debiye ve terfi yüksekliğine eşittir.
Pompa karakteristik eğrisi, (Q,H), basma yüksekliğinin debi ile değişimidir.
Boru karakteristik eğrisi ise borudaki yük kayıplarının debi ile değişimini gösterir
Boru karakteristiği
Pompa karakteristiği C
B H
H H H C B A
(Yük kayıplarının debi ile değişimi)
EKOMOMİK BORU ÇAPI HESABI
Terfili isale hatlarında toplam maliyeti minimum yapan bir boru çapının belirlenmesi mümkündür. Bu çapa ekonomik boru çapı denir. Bütün tesislerde olduğu gibi terfi hatlarında da toplam maliyet;
İnşa (tesis) maliyeti
İşletme (bakım, onarım, yedek parça, enerji vb.) maliyeti
olmak üzere iki tip maliyetin toplamı olarak hesaplanır. İnşa veya tesis maliyeti boru çapı büyüdükçe artar. Buna karşılık, belirli bir debi iletilirken boru çapı büyüdükçe borudaki yük kaybı ve buna bağlı olarak terfi yüksekliği azaldığından işletme maliyeti azalır.
D b
a c=a+b
Maliyet (TL)
Boru çapı e
(İnşa maliyeti)
(İşletme maliyeti) (Toplam maliyet)
TESPİT KİTLELERİ
İçme suyu tesislerinin ortaya konulmasında ve tesisin iletim hatları ile şebekelerinin yapımında kullanılan boruların meydana getirdiği hatlar, ilettikleri suyun basıncı altında daima içsel kuvvetlere maruzdur.
İletilen sıvının hareketinden ve basıncından ileri gelen bu kuvvetler boru hatlarını, hareketlenmelere ve bunun sonucu su kaçaklarının ortaya çıkmasına sebep olurlar.
Bunun yanında çok meyilli güzergâhlarda boruların aşırı eğim ve yer çekimi nedeni ile aşağı kayma tehlikesi de vardır.
Her iki halde boru hattının güvencesini bozucu olaylara sebep olabilir.
Hatları rijitlemek ve basınçlara karşı sağlamlaştırmak için uygulanan bu tedbirlerin başında tespit kitleleri gelir.
Tespit kitleleri iki kısımda incelenir.
Dolgu
Beton tespit kitlesi Ankraj
Dolgu
Beton veya kargir tespit kitlesi
Meyilli arazide tespit kitleleri
İç bükey dirseklerin tespiti
G
Dış bükey dirseklerin tespiti
R
L
